tính toán sự cố rủi ro của công trình xây dựng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (411.85 KB, 7 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b>TÍNH TỐN SỰ CỐ RỦI RO CỦA CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG </b>
<b>PGS.TS. NGUYỄN XN CHÍNH, ThS. NGUYỄN HỒNG ANH </b>
Viện KHCN Xây dựng
<i>Tóm tắt: Trong tính tốn thiết kế các cơng trình </i>
<i>xây dựng mặc dù đã sử dụng các hệ số tin cậy đối </i>
<i>với tải trọng, vật liệu, điều kiện làm việc để bảo đảm </i>
<i>độ an toàn sử dụng cho cơng trình. Tuy vậy, cơng </i>
<i>trình vẫn tiềm ẩn khả năng xảy ra sự cố rủi ro. Tính </i>
<i>tốn và dự báo sự cố rủi ro sẽ đưa ra được kế </i>
<i>hoạch khai thác, bảo trì và sửa chữa hợp lý nhằm </i>
<i>bảo đảm an toàn và nâng cao hiệu quả khai thác </i>
<i>cơng trình. Bài báo trình bày phương pháp tính tốn </i>
<i>sự cố rủi ro đối với cơng trình xây dựng. </i>
<b>1. Đặt vấn đề </b>
Trong lĩnh vực xây dựng cũng như trong các
ngành công nghiệp khác vẫn thường xảy ra các tình
huống sự cố. Số liệu thống kê cho thấy khoảng 80%
sự cố của cơng trình xây dựng là do thiếu sót và sai
lầm của con người kể từ khâu khảo sát, thiết kế, thi
công xây dựng đến sử dụng [3].
Đối với nhà và cơng trình để đảm bảo an tồn
thì các kết cấu chịu lực cần chịu được tải trọng và
tác động trong những trường hợp bất lợi và không
xuất hiện sự cố rủi ro vượt ngưỡng quy định. Độ an
toàn của kết cấu được xem là bảo đảm nếu sự cố
rủi ro thực tế ở trong vùng giá trị cho phép.
Vùng giá trị sự cố rủi ro cho phép thể hiện mức
độ an toàn kết cấu của nhà và cơng trình. Để áp
dụng vào tính tốn đánh giá tình trạng kỹ thuật của
cơng trình cần có thơng tin về giá trị sự cố rủi ro
thực tế, giá trị này được xác định bằng sự kết hợp
giữa con người và máy tính, thơng qua các phương
pháp tốn học và cơng nghệ thơng tin cùng với kiến
thức và sự nhạy cảm của chuyên gia.
<i><b>2. Sự cố rủi ro và cách tính tốn rủi ro </b></i>
Sự cố rủi ro là một đại lượng véc tơ, chịu sự
điều chỉnh của các yếu tố chủ quan như thiết kế, thi
công, tư vấn giám sát, các yếu tố kinh tế như chi phí
bảo đảm an tồn kết cấu, sự tổn thất do sự cố,… và
các yếu tố không chịu sự điều chỉnh là xác suất xuất
hiện các tác động ngồi tính tốn thiết kế.
Gần 80% trường hợp sự cố của nhà và cơng
trình xẩy ra do kết quả giao nhau của hai sự kiện
độc lập: sự kiện xuất hiện mà thiết kế không lường
trước được và sự kiện do lỗi của con người gây ra
trong quá trình thi công xây dựng và sử dụng. Khi
sự cố xẩy ra thì thiệt hại phụ thuộc vào cả rủi ro
khách quan và chủ quan.
Dự báo sự cố rủi ro đối với cơng trình xây dựng
theo cách tiếp cận bằng phương pháp xác suất cổ
điển không thể thực hiện được do hai nguyên nhân.
Thứ nhất sự cố của nhà và cơng trình là sự kiện ít
xẩy ra, thứ hai sai sót của con người trong q trình
thiết kế, thi công và sử dụng cũng không xác định
được qua ứng xử của kết cấu. Do sự cố và mức độ
tình trạng kỹ thuật của kết cấu nhà và cơng trình có
mối liên quan chặt chẽ nên việc đánh giá sự cố rủi
ro được tiến hành theo cách tiếp cận lôgic – xác
suất, dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất (định lý giả
thuyết, định lý xác suất toàn phần,…), phương pháp
lý thuyết tập hợp và phương pháp ra quyết định
trong trường hợp không xác định.
Đại lượng sự cố rủi ro thực tế, hao mòn vật lý
và tuổi thọ còn lại của nhà và cơng trình cũng liên
quan với nhau. Để xác định các đại lượng này cần
sử dụng quy luật phân bố rủi ro được thể hiện qua
chỉ số tích phân mức độ an tồn của cơng trình.
<i><b>2.1 Quy luật phân bố sự cố rủi ro </b></i>
Nhà và công trình được thiết kế và xây dựng
được tính tốn với hệ số an toàn để chịu các tải
trọng và tác động bên ngoài, song thực tế cho thấy
trong một số trường hợp độ dự trữ an tồn khơng
bù được những sai sót do con người gây ra. Hơn
nữa những sai sót này là những nguyên nhân chủ
yếu gây ra sự cố cơng trình.
</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>
<i><b>Hình 1. Xác suất sự cố lý thuyết P</b>lt và thực tế Ptt </i>
Trên hình thể hiện quy luật phân bố tác động F
<i>và khả năng S của công trình, ký hiệu f là hàm mật </i>
độ xác suất của F và S. Sai sót của con người làm
suy giảm khả năng S của cơng trình và làm tăng xác
suất sự cố so với giá trị tính toán thiết kế.
Xác suất sự cố thực tế của cơng trình đối với
tập hợp không hạn chế các ngơi nhà mới xây dựng
có thể viết dưới dạng:
<i>tt</i> <i>lt</i> <i>bs</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
trong đó: Pbs – Xác suất bổ sung sự cố sai sót
do con người (thiết kế, thi công, giám sát, sử
dụng,…). Để xác định Pbs sử dụng giả thiết (công
thức bayet) để tiên nghiệm xác suất sự cố xảy ra.
Xét hai sự kiện ngược nhau: C – có sai sót
trong xây lắp kết cấu chịu lực của nhà, C* - khơng
có sai sót. Các sự kiện C và C* tạo thành nhóm sự
kiện khơng tương hợp trong quá trình xây dựng,
đến trước lúc xây dựng thì tập hợp C là tập hợp
rỗng.
Gọi: P(C*) = v – xác suất trong ngôi nhà được
xây dựng khơng có sai sót,
P(C) = (1 – v) – xác suất của sự kiện ngược lại.
Trước lúc xây dựng, xác suất sự cố và không
sự cố của nhà được xác định theo lý thuyết là Plt và
(1 – Plt). Từ công thức Bayet [1], [2] ta có:
*
(
/ ) /
(
/ )
(1
) (
/
)
<i>bs</i> <i>lt</i> <i>lt</i> <i>lt</i>
<i>P</i>
<i>P P C A</i>
<sub></sub>
<i>P P C A</i>
<i>P P C A</i>
<sub></sub>
trong đó: P(C/A) – xác suất sự kiện C nếu xẩy
ra sự cố, P(C/A*) – xác suất sự kiện C nếu không
xẩy ra sự cố.
Đặt P(C/A*) = v thì P(C/A) = 1 – v.
Thay các giá trị này vào biểu thức Bayet cùng
với việc chấp nhận rằng xác suất Plt có số mũ là
khoảng 10-6 [4], ta có:
(1
) /
<i>bs</i> <i>lt</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>v</i>
<i>v</i>
Cộng Pbs và Plt thu được Ptt / Plt = 1 / v, trong đó
v được hiểu là mức độ tin cậy của kết cấu chịu lực.
Các đại lượng Ptt và Plt là các số nguyên
dương. Đại lượng Plt đạt được khi không có một sai
sót nào xẩy ra trong quá trình xây lắp kết cấu chịu
lực. Thực tế cho thấy luôn tồn tại sai sót vì vậy giá
trị Ptt / Plt ln lớn hơn 1.
Vì Ptt / Plt cho thấy xác suất sự cố thực tế lớn
hơn xác suất sự cố lý thuyết bao nhiêu lần, đại
lượng này là chỉ số tích phân thể hiện tình trạng kỹ
thuật của kết cấu chịu lực của cơng trình và có thể
xem nó là giá trị rủi ro “r” của cơng trình:
/
1 /
<i>tt</i> <i>lt</i>
<i>r</i>
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>v</i>
(1)Để tìm quy luật phân bố đại lượng r của tập hợp
không hạn chế các ngôi nhà mới xây dựng khi thiếu
các số liệu thống kê, sử dụng các tiên đề sau:
</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>
Tiên đề 2: Đường cong phân bố là không đối
xứng, mode <r> của đại lượng ngẫu nhiên r dịch
chuyển về bên trái so với giá trị trung bình.
Theo các tiên đề đáp ứng phân bố Renlay [2] có
dạng sau:
<i>f r</i>
( )
(
<i>r</i>
1) /
<i></i>
2. exp
<sub></sub>
(
<i>r</i>
1) / 2
2<i></i>
2
<sub></sub>
(2)Trong biểu thức trên thông số
<i></i>
liên quan đếngiá trị kỳ vọng tốn của rủi ro R theo cơng thức:
1 1, 25
<i>R</i>
<i></i>
(3)Để xác định giá trị trung bình của rủi ro R sử
dụng cơng thức (1) có:
1 /
<i>R</i>
<i>Mv</i>
(4)Trong đó: Mv - giá trị trung bình (kỳ vọng toán)
của đại lượng ngẫu nhiên v mà giá trị bằng số của
nó nằm trong khoảng 0 đến 1.
<i><b>2.2 Giá trị sự cố rủi ro tiêu chuẩn </b></i>
Giá trị sự cố rủi ro tiêu chuẩn là giá trị rủi ro
trung bình khi đạt đến giá trị này thì kết cấu chịu lực
chuyển sang trạng thái khác. Theo định nghĩa thì rủi
ro tiêu chuẩn là một đại lượng bất biến vì nó khơng
phụ thuộc vào giải pháp kết cấu cũng như số tầng
của cơng trình. Những giá trị này được sử dụng để
đưa ra yêu cầu về mức độ an toàn của kết cấu khi
đánh giá tình trạng kỹ thuật của chúng.
Giá trị rủi ro tiêu chuẩn bao gồm:
- Rủi ro tự nhiên Rbt là giá trị rủi ro của cơng trình
sau khi kết thúc xây dựng.
- Rủi ro giới hạn cho phép Rcf khi vượt giá trị này
cơng trình chuyển từ tình trạng bình thường
sang tình trạng hư hỏng. Khi đó cơng trình cần
được tiến hành sửa chữa.
- Rủi ro giới hạn Rgh khi đạt đến giới hạn này
cơng trình sẽ mất khả năng chịu lực.
Để tìm giá trị rủi ro tiêu chuẩn sử dụng quy luật
phân bố (2). Khi đó giá trị rủi ro bình thường bằng
giá trị rủi ro tự nhiên đối với nhà mới xây dựng,
được biểu thị qua kỳ vọng toán của quy luật phân
bố rủi ro đối với tập hợp không giới hạn nhà mới
xây dựng (hình 2). Trong hình 2: r – giá trị rủi ro; f(r)
– hàm mật độ xác suất rủi ro.
<i><b>Hình 2. Dạng quy luật phân bố sự cố rủi ro của các ngôi nhà mới xây dựng </b></i>
<i>và sự xuống cấp của chúng trong quá trình sử dụng </i>
Với các tập hợp như vậy, quy luật phân bố của
đại lượng v có thể xem là đối xứng qua giá trị 0,5.
Điều đó có nghĩa là khơng phụ thuộc vào dạng
đường cong phân bố của đại lượng ngẫu nhiên v,
giá trị trung bình của Mv bằng 0,5. Từ cơng thức (4)
rủi ro tự nhiên của cơng trình xây dựng đồng nghĩa
với rủi ro bình thường Rbt có giá trị bằng 2. Nói cách
khác xác suất thực tế về rủi ro của cơng trình sau
khi kết thúc xây dựng trung bình vượt 2 lần so với
xác suất dự kiến khi thiết kế.
Ngun nhân cơng trình bị xuống cấp là do vật
liệu bị lão hóa, hao mịn vật lý và do sử dụng không
đúng quy định. Dưới tác động của các yếu tố nói
trên giá trị trung bình của sự cố rủi ro tăng lên (dịch
chuyển về phía phải). Khi này tính bất định về tình
trạng kỹ thuật của kết cấu chịu lực của nhà và cơng
trình thơng qua đại lượng entropy tăng lên. Trong
trường hợp chung (khi có quy luật phân bố bất kỳ)
thì entropy thơng tin của quy luật phân bố xác định
theo [6]:
2
( ) log
<i><sub>i</sub></i>( )
<i><sub>i</sub></i></div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>
Trong hình 3 thể hiện đồ thị của hàm H(R) được
xây dựng bằng thử nghiệm trên máy tính từ các
công thức (2), (3), (5), đường chấm thể hiện mối
quan hệ giữa entropy thông tin và giá trị kỳ vọng
toán R của quy luật phân bố sự cố rủi ro. Đồ thị
nhận được của phương trình gần đúng (đường liền
trong hình 3) có dạng:
2,15
( )
log
.
<i>H R</i>
<i>R</i>
(6)<i><b>Hình 3. Quan hệ giữa entropy thông tin và giá trị sự cố rủi ro trung bình của cơng trình xây dựng </b></i>
Đồ thị ở hình 3 đặc trưng cho mức độ phát triển
bất định tình trạng kỹ thuật của kết cấu chịu lực phụ
thuộc vào giá trị sự cố rủi ro trung bình của cơng
trình, biểu thức (6) thực chất là quy luật suy giảm
của kết cấu chịu lực của cơng trình.
Để ứng dụng vào thực tế đường cong lý thuyết
của quy luật phân bố trong hình 3, chia đường cong
này làm 3 đoạn thẳng, ở mỗi điểm gấp khúc, tốc độ
của entropy thay đổi.
Nghiên cứu sự cố rủi ro của các công trình mới
xây dựng, cơng trình đã và đang sử dụng cũng như
các cơng trình bị hư hỏng ở những thời gian khác
nhau, cùng với việc phân tích kết quả các nghiên
cứu cho phép lựa chọn điểm gấp khúc (giá trị
ngưỡng sự cố rủi ro), trong hình 4. Ở đây tình trạng
kỹ thuật của cơng trình được đánh giá như sau:
- Cơng trình bảo đảm an toàn nếu kết cấu chịu
lực không bị nứt;
- Cơng trình bị hư hỏng nếu kết cấu chịu lực có
những vết nứt nhưng chưa đến mức gây sập đổ kết
cấu;
- Cơng trình nguy hiểm nếu kết cấu có những vết
nứt có thể gây sập đổ kết cấu.
Trong hình 4 thể hiện biểu đồ lý tưởng về quan
hệ “entropy – sự cố rủi ro”, được gọi là “mơ hình suy
giảm kết cấu chịu lực của cơng trình”.
Mơ hình này cho phép xác định được các nội
dung sau:
</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>
a. Thời gian sử dụng cơng trình từ thời điểm kết
thúc xây dựng đến khi đạt đến sự cố rủi ro ở điểm
gấp khúc đầu tiên (R=19) xác định dự trữ an tồn
Tat của cơng trình. Trong giai đoạn này, kết cấu chịu
lực của cơng trình khơng có vết nứt và có thể khẳng
định rằng kết cấu chịu lực có đủ khả năng chịu các
tác động đã được thiết kế, mặt khác do có dự trữ về
độ bền nên nó cịn có khả năng chịu được cả
những tải trọng và tác động chưa được kể đến khi
thiết kế. Tình trạng kỹ thuật của cơng trình ở giai
đoạn này có thể xem là an toàn và giá trị sự cố rủi
ro bằng 19 được chấp nhận là giá trị rủi ro giới hạn
cho phép Rcf.
Khi cơng trình đạt tới giá trị sự cố rủi ro giới hạn
cho phép thì giá trị hao mịn vật lý là 50%. Ở mức
hao mòn này, yêu cầu phải tiến hành sửa chữa lớn
với mục đích khơi phục khả năng chịu lực của kết
cấu. Nếu không thực hiện các biện pháp gia cường,
sửa chữa thì sự cố rủi ro tiếp tục phát triển cho đến
khi đạt giá trị giới hạn Rgh = 83, xác định độ dữ trữ
giới hạn Tgh của cơng trình.
b. Khi cơng trình có sự cố rủi ro vượt giá trị giới hạn
cho phép thì tốc độ phát triển của entropy thông tin
sẽ chậm lại, nó cho thấy cơng trình đang chuyển từ
trạng thái an toàn sang trạng thái hư hỏng, trong kết
cấu chịu lực xuất hiện các vết nứt là nguyên nhân
gây ra các sự cố. Ở tình trạng hư hỏng kết cấu mất
dần khả năng chịu tải và đến khi sự cố rủi ro tiếp tục
phát triển thì kết cấu mất hoàn toàn khả năng chịu
lực.
c. Khi cơng trình có giá trị sự cố rủi ro đạt đến giá trị
giới hạn Rgh = 83 thì khơng chỉ mức độ bất định tình
trạng kỹ thuật của kết cấu chịu lực đạt giá trị cực đại
mà giá trị hao mòn vật lý cũng đạt đến giá trị tương
ứng.
Khi R>Rgh về lý thuyết thì kết cấu mất khả năng
chịu lực và sự phát triển của entropy thông tin bị
dừng lại. Điều đó có nghĩa là cơng trình đã ở vào
tình trạng nguy hiểm.
Các đại lượng sự cố rủi ro Rbt, Rcf, Rgh là bất
biến vì chúng khơng phụ thuộc vào kết cấu loại nhà
cũng như số tầng của nhà. Hai đại lượng Rbt và Rcf
là giới hạn dưới và trên của vùng giá trị sự cố rủi ro
của cơng trình. Khi mà giá trị sự cố rủi ro thực tế ở
trong vùng giá trị này thì mức độ an toàn về kết cấu
được cho là đạt yêu cầu.
Mức độ tin cậy tiêu chuẩn của các nhóm kết cấu
khác với các giá trị tiêu chuẩn sự cố rủi ro là các giá
trị này biến động. Chúng phụ thuộc vào loại kết cấu
và số tầng của nhà và cơng trình. Để xác định mức
độ tin cậy của hệ kết cấu chịu lực có n các nhóm kết
cấu được bố trí theo mơ hình nối tiếp. Sử dụng giả
thiết là sai sót của con người gây ra ở nhóm kết cấu
này khơng phụ thuộc vào sai sót xẩy ra trong nhóm
kết cấu khác. Với mơ hình và giả thiết nêu trên cho
phép đánh giá mức độ tin cậy v của kết cấu chịu lực
theo lý thuyết độ tin cậy ta có:
<i>v</i>
<sub></sub>
<i>p</i>
(7)trong đó: ∏p - là tích độ tin cậy tất cả các nhóm kết
cấu của cơng trình
Thay công thức (7) vào biểu thức (4) thì sự cố
rủi ro trung bình của cơng trình sẽ là:
<i>R</i>
1 /
<i>Mv</i>
1 /
<sub></sub>
(
<i>Mp</i>
)
(8)Xét trường hợp tình trạng kỹ thuật giả định của
cơng trình khi tất cả các nhóm kết cấu chịu lực có
độ tin cậy trung bình Mp như nhau và bằng pbt.
Trong trường hợp này sự cố rủi ro của nhà R sẽ
bằng Rbt, cơng thức (8) có dạng Rbt = 1 / pbt
n
, từ đây
xác định độ tin cậy bình thường của kết cấu chịu
lực. Kết quả là:
pbt = (Rbt)
-1/n
, tương tự có pcf = (Rcf)
-1/n
(9)
<i><b>2.3 Phương pháp tính sự cố rủi ro thực tế của </b></i>
<i><b>cơng trình [3] </b></i>
Biết được sự cố rủi ro thực tế có thể đánh giá
tình trạng kỹ thuật của cơng trình theo 3 khả năng:
an toàn, hư hỏng và nguy hiểm.
Trong việc đánh giá tình trạng kỹ thuật của nhà
và cơng trình sử dụng các tiêu chí sau:
- Các giá trị trung bình sự cố rủi ro của cơng trình
gồm có: sự cố rủi ro bình thường Rbt = 2, sự cố rủi
ro giới hạn cho phép Rcf = 19 và sự cố rủi ro giới
hạn Rgh = 83;
- Độ tin cậy tiêu chuẩn của các nhóm kết cấu chịu
lực gồm có: độ tin cậy bình thường pbt = 2
-1/n
, độ tin
cậy giới hạn cho phép pgh = 19
-1/n
, trong đó n số
nhóm kết cấu cùng loại kết cấu chịu lực của công
trình.
</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>
kết cấu chịu lực của cơng trình. Theo kết quả khảo
sát, trong mỗi nhóm kết cấu chịu lực tìm ra kết cấu
bị hư hỏng nhiều nhất và ít nhất theo đó xác định
mức độ hư hỏng, độ tin cậy của kết cấu.
- Đối với từng nhóm kết cấu, theo bảng [3] xác
định mức độ hư hỏng của các nhóm kết cấu và
tương ứng là độ tin cậy p1 và p2 của chúng;
- Xác định độ tin cậy trung bình của từng nhóm
kết cấu theo cơng thức:
Mp = (p2 – p1) / 2;
- Tính sự cố rủi ro trung bình của cơng trình theo
cơng thức: R = 1 / ∏(Mp), trong đó ∏(Mp) là tích độ
tin cậy trung bình của tất cả n nhóm kết cấu chịu
lực.
- So sánh giá trị sự cố rủi ro trung bình R với giá
trị sự cố rủi ro trung bình quy định để đánh giá tình
trạng kỹ thuật của cơng trình với 3 khả năng sau:
+ Nếu Rbt < R < Rcf – tình trạng an tồn;
+ Nếu Rcf < R < Rgh – tình trạng hư hỏng;
+ Nếu R > Rgh – tình trạng nguy hiểm.
Để bảo đảm độ tin cậy và chính xác của kết quả
tính tốn sự cố rủi ro, thực hiện mô hình hóa các
tình huống rủi ro và thử nghiệm trên máy tính theo
phương pháp Monte – Carlo. Thử nghiệm tuân theo
biểu thức toán học (1), biểu thị mối liên hệ giữa sự
cố rủi ro với độ tin cậy của các nhóm kết cấu chịu
lực theo công thức:
rtt = 1 / vtt = 1 / ∏p (10)
trong đó: ∏p – tích độ tin cậy của tất cả các nhóm
kết cấu chịu lực.
Quá trình thử nghiệm bao gồm các bước sau:
- Theo giá trị p1 và p2 cụ thể hóa luật phân bố xác
suất độ tin cậy p của kết cấu trong các nhóm f (p) =
1 / (p2 – p1);
- Đối với mỗi nhóm N lần biểu thị đại lượng ngẫu
nhiên p theo công thức:
p = p1 + q (p2 – p1), trong đó q – đại lượng ngẫu
nhiên phân bố đều trong khoảng [0;1];
- N lần thử nghiệm sự cố rủi ro của công trình
theo cơng thức (rtt)j = 1 / ∏(p)j; trong đó ∏(p)j – tích
n giá trị của p được biểu thị trước đó, bao gồm cả i
lần thử nghiệm sự cố rủi ro (i = 1, 2, …, N; N = 104);
- Theo chuỗi thống kê từ N giá trị ngẫu nhiên sự
cố rủi ro rtt dựng biểu đồ phân bố sự cố rủi ro thực
tế và biểu đồ xác định giá trị trung bình của sự cố
rủi ro R*;
- So sánh R* với giá trị sự cố rủi ro tìm được R và
theo số phần trăm chênh lệch của các đại lượng
này xác định độ chính xác và độ tin cậy của kết quả
tính tốn sự cố rủi ro thực tế của cơng trình.
<b>3. Ví dụ tính tốn sự cố rủi ro </b>
Đánh giá mức độ an toàn (sự cố rủi ro) của hệ
kết cấu chịu lực của cầu cạn đỡ đường ống với các
điều kiện sau:
- Cầu gồm các dầm bê tông cốt thép liên tục 4
nhịp được gối trên các trụ bê tông;
- Thời gian sử dụng: 50 năm;
- Số nhóm kết cấu chịu lực cùng loại n = 5;
Tên gọi và thứ tự các nhóm kết cấu cho trong
bảng 1.
<i><b>Bảng 1. Tên gọi và thứ tự các nhóm kết cấu cùng loại của cầu cạn </b></i>
Bộ phận công trình Số thứ tự và tên gọi các nhóm
Phần ngầm cầu cạn
1. Nền
2. Móng
3. Trụ
Phần thân cầu cạn 4. Các tấm dưới dầm <sub>5. Các dầm </sub>
Yêu cầu về an toàn kết cấu cho trong bảng 2.
<i><b>Bảng 2. Yêu cầu về an toàn kết cấu của cầu cạn </b></i>
Các chỉ số an toàn tiêu chuẩn Giá trị các chỉ số
Sự cố rủi ro bình thường Rbt = 2
Sự cố rủi ro giới hạn cho phép Rcf = 19
Mức độ tin cậy bình thường pbt=(Rbt)-1/n=2-1/5=0,871
Mức độ tin cậy giới hạn cho phép pcf=(Rcf)
-1/n
=19-1/5=0,555
Sự cố rủi ro giới hạn Rgh = 83
</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>
<i><b>Bảng 3. Thơng tin kết quả khảo sát </b></i>
Nhóm kết
cấu
Hư hỏng trong nhóm kết cấu Mức độ hư hỏng trong nhóm
Nặng nhất Nhẹ nhất
1 2 3 4
1 Đất nền bị ẩm ướt đến độ sâu 0,4 m 7.2 6
2 Bê tông bị no nước 4.3 4.1
3 Có các vết nứt hình nêm với bề rộng đến 0,5 mm; Trụ bê
tông chia thành khối, cường độ bê tông thay đổi từ 18
MPa (ở dưới mối nối) đến 6 MPa (trên mối nối) 8.3 8.2
4 Bê tông bị xốp, bị ăn mịn, có nhiều vết nứt với bề rộng
đến 1 mm
9.2 9.1
5 Bê tông dầm bị xốp, cốt thép dưới bụng dầm bị lộ và bị rỉ.
Ở cánh dầm khoảng cách 0,8 m từ thân có các vết nứt
đến 2 mm 10.1 9.2
Kết quả đánh giá qua các dữ liệu khảo sát thực hiện theo nguyên tắc được quy định [3] thể hiện ở bảng 4.
<i><b>Bảng 4. Kết quả đánh giá qua số liệu khảo sát </b></i>
Số thứ tự nhóm Giá trị mức độ tin cậy Độ tin cậy trung bình của
kết cấu trong nhóm Mp
Kết cấu hư hỏng nặng
nhất p1
Kết cấu hư hỏng nhẹ nhất
p2
1 0,441 0,500 0,471
2 0,644 0,730 0,687
3 0,343 0,365 0,354
4 0,303 0,322 0,313
5 0,267 0,303 0,285
Giá trị sự cố rủi ro thực tế của kết cấu chịu lực
cầu cạn xác định theo công thức:
R = 1 / Π(Mp) = 1 / (0,471.0,687.0,354.0,313.0,285)
= 97,86
Kết luận: Sự cố rủi ro của cầu cạn vượt giá trị
giới hạn, cho thấy cầu đang ở tình trạng nguy hiểm,
khơng cịn khả năng tiếp tục sử dụng.
<b>4. Kết luận </b>
Tính tốn được sự cố rủi ro trong các cơng trình
xây dựng giúp cho người thiết kế, thi công và sử
dụng đánh giá được tình trạng kỹ thuật của cơng
trình ở các thời điểm khác nhau, trên cơ sở đó đưa
ra các biện pháp can thiệp, xử lý kịp thời nhằm bảo
đảm an toàn sử dụng và kéo dài tuổi thọ cơng trình.
<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO </b>
[1] Đào Hữu Hồ (2008). Xác suất thống kê (in lần thứ
<i>11). Nhà Xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội. </i>
[2] Болотин В.В (1982). Методы теории вероятности и
теории надежности в расчетах сооружений. М.
Стройиздат.
[3] А.П Мельчаков (2006). Расчет и оценка риска
аварии и безопасного ресурса строительных
<i>объектов. Издательство ЮУрГУ. </i>
[4] Аугусти Г., Баратта А (1988). Вероятностные
методы в строительном проектировании.
<i>Стройздат. </i>
[5] Paula.Tobias, David C.Trindade. Applied Reliability.
<i>Chapman & Hall/Crc. </i>
[6] Вентцель Е. С., Овчаров Л. А (1999). Теория
вероятностей. М. Наука.
<i><b>Ngày nhận bài: 26/10/2016. </b></i>
</div>
<!--links-->
